JP4849672B2 - タイヤ形状測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤの形状を測定する方法及びその装置に関し、タイヤを車両に装着した状態で該タイヤのトレッドやサイドウォールの断面形状を測定する装置に関する。

従来からタイヤの摩耗状態を把握することは重要であり、トレッドに刻まれた溝の深さを測定し、デプスゲージにより摩耗の進行具合を把握していた。溝の深さだけではなくトレッドの断面形状を知りたいときは、タイヤのトレッドを石膏で型取りして、固まった石膏の断面形状を測定する方法が採られていた。この方法により、偏摩耗を含む、より詳細なタイヤの摩耗状態を把握することができようになった。上記の方法では、石膏が固まるまで時間を要するため効率よく測定することができなかった。

測定時間を短縮するため、レーザ光による光学センサをタイヤ幅方向に走査してトレッドの形状を測定する装置が知られている（特許文献１）。図１に示すように、この装置では、タイヤ幅方向に走査可能な光学センサ１０２を備えたハウジング１０１がタイヤＴのトレッドに当接され、またハウジング１０１の一端に固定されたブラケット１０３がタイヤＴのサイドウォールに当接されて、測定者がハンドル１０５を把持して、ハウジング１０１が固定されている。光学センサ１０２をタイヤＴの幅方向に走査してトレッドまでの距離を測定することにより、該トレッドの形状を測定している。
特許３５８１８７６号公報（第５〜７頁、図１、２）

しかしながら、特許文献１に記載の測定装置においては、図２に示すようにタイヤＴの回転軸に平行とならずに位置ずれした状態で固定されてしまうことがある。特にタイヤＴのいずれかのショルダー部が偏摩耗した状態では、この傾向が顕著となる。そのため、測定精度が低下したり、光学センサ１０２からのレーザ光１０４が溝底に届かず測定不能となることもあった。

ハウジング１０１がトレッドに当接するため、トレッドに付着した雨滴や異物が、測定器に付着したり、あるいは、侵入し、故障の原因となることもある。更には、測定者がハンドル１０５を把持しているため手振れが発生し、測定精度が低下することもある。

ハウジング１０１をトレッドに当接した状態では、光学センサ１０２のレーザ光１０４が走査される正確な位置が不明となる。そのため、横溝に沿ってレーザ光１０４が走査されると、その部分のトレッド形状が測定されず、ハウジング１０１の位置を変更し、再度測定する必要があり、却って測定時間が掛かることもある。

したがって、本発明の目的は、上述した測定精度低下もしくは測定不能の要因を排除し、タイヤを車両に装着した状態でタイヤの断面形状を測定可能な装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本願発明は、タイヤ表面までの距離が測定可能な光学センサと、前記光学センサをタイヤ幅方向に走査可能な駆動部と、を備えた走査部と、
前記走査部を支持する走査部支持部と、
前記走査部支持部の一端に備えられた当接板と、
前記走査部支持部の他端に備えられた、前記走査方向に移動可能な当接板と、を備え、
前記走査部は、走査部支持部に着脱可能であることを特徴とするタイヤ形状測定装置である。

まず、当接板の一方が移動可能なので、２枚の当接板が、測定しようとするタイヤの両サイド部を挟み、走査部を走査部支持部に装着することにより、走査部はタイヤのトレッドの上方に支持される。そして、光学センサをタイヤ幅方向に走査し、タイヤ形状を測定することができる。

また、測定者は、測定中に装置を把持する必要がないため、手振れにより測定精度の低下のおそれはない。走査部はトレッドに当接しないため、トレッドに付着した雨滴や異物による故障が発生しない。更に、既述したような走査部の位置ずれを防止できる。

本願発明は、前記光学センサはレーザ測距計とミラーとを含み、前記レーザ測距計のレーザ光の入出射方向は測定されるタイヤのトレッドに対して平行であり、前記ミラーにより前記レーザ光は前記トレッドに垂直な方向に折り曲げられているタイヤ形状測定装置である。

レーザ測距計のレーザ光の入出射方向をトレッドに対して平行として、ミラーでトレッドに垂直な方向に折り曲げることにより、走査部を薄くして、車両のフェンダーとタイヤとの間隙が狭くても装置を挿入できることが可能となる。

本願発明は、前記光学センサはラインレーザ形状センサとミラーとを含み、前記ラインレーザ形状センサのラインレーザ光の入出射方向は測定されるタイヤのトレッドに対して平行であり、前記ミラーにより前記ラインレーザ光は前記トレッドに垂直な方向に折り曲げられている請求項１又は２に記載のタイヤ形状測定装置である。

レーザ測距計の代わりにラインレーザ形状センサを用いることもできる。この場合、ラインレーザ光の入出射方向をトレッドに対して平行とし、ミラーでトレッドに垂直な方向に折り曲げられ、タイヤ周方向に平行なラインレーザ光が照射される。ラインレーザ光に対応した長さの２次元形状が測定され、ラインレーザ形状センサをタイヤ幅方向に走査することで、トレッドの３次元形状を測定することができる。

本願発明は、前記光学センサの位置データと、タイヤ表面までの距離データを送信可能な通信手段を更に備えたタイヤ形状測定装置である。

光学センサの位置データと、その位置でのタイヤ表面までの距離データをコンピュータに送信する通信手段を備えていることにより、送られたデータをコンピュータで処理することができる。例えば、トレッド表面を近似する仮想的な円弧や溝底を近似する仮想的な円弧を計算し、その仮想半径を容易に求めることができる。これら仮想円弧の仮想半径は、タイヤの摩耗状況を把握するための重要な指標である。なお、距離データには、ラインレーザ形状センサで測定された２次元形状も含まれる。

なお、本願では、タイヤ表面とは、トレッド表面のみではなく、溝の側面や溝底、サイド部の表面をも含む。

以下、図面を用いて、本願発明に係るタイヤ形状測定装置の実施の形態を説明する。図３は、タイヤ形状測定装置を示す斜視図である。走査部支持部１ａ、１ｂは、間隔を空けて互いに平行になるように、一端が当接板２により、他端が連結板４により、支持されている。当接板３と連結板４とはネジ（図示しない）により連結されている。該ネジと直結したレバー５を回すことにより、当接板３は走査部支持部１ａ、１ｂの長手方向に移動可能である。走査部６は、光学センサ（図示しない）を走査しながらトレッド又は溝の表面までの距離を測定する。

当接板２、３により、測定しようとするタイヤの両サイド部を挟み、走査部支持部１ａ、１ｂはタイヤのトレッドの上方に支持される。また、走査部支持部１ａ、１ｂに水準器を設けていれば、光学センサがタイヤの回転軸に平行に走査できるように、微調整することも容易である。

なお、走査部６が高精度で固定できるように、走査部支持部１ａ、１ｂには凹型のアリ溝１１が、走査部６には凸型のアリ溝１２がそれぞれ刻まれている。また、バネで当接板３を付勢する構成としてもよい。更に、走査部支持部を１つにして、走査部６が着脱可能な構成にしてもよい。

図７の点線Ｄ１で示すように、車両Ｖのフェンダー２１０とタイヤＴとの間隙２１１に走査部支持部１ａ、１ｂを直接挿入してタイヤＴに装着してもよく。間隙２１１が狭い場合は、１点鎖線Ｄ２で示すように、タイヤＴに沿うよう走査部支持部１ａ、１ｂを装着してもよい。

図４は、走査部支持部１ａ、１ｂにより走査部６が固定された状態を示す概略断面図である。当接板２はタイヤＴの一方のサイド部２０１に当接する。当接板３は、レバー５に直結したネジ８により連結板４より走査部支持部１ａ、１ｂの長手方向に移動可能である。したがって、当接板２、３により、タイヤＴの両サイド部２０１を挟んだ状態で走査部６が固定される。なお、通常は、タイヤＴが接地面と回転軸に関して対称なトレッド面の上方に固定される。その結果、測定者は、測定中に装置を把持する必要がないため、手振れにより測定精度の低下のおそれはない。走査部６はトレッド２０３に当接しないため、トレッド２０３に付着した雨滴や異物による故障の発生もない。光学センサ１１がタイヤＴの回転軸に平行に走査できるように調整されているので、走査部６の位置ずれを防止できる。

光学センサ１１は、ガイド１２に沿って走査部６の長手方向（タイヤＴの幅方向）に移動可能である。光学センサ１１はレーザ測距計１３とミラー１４を備えている。レーザ測距計１３から発せられるレーザ光２１はトレッド２０３に平行であるが、ミラー１４で折り曲げられ、トレッド２０３や溝底に垂直に照射される。これにより、レーザ測距計１３からトレッド２０３や溝２０２までの距離を正確に測定できる。なお、レーザ測距計１３として、オムロン株式会社製、型番：ＺＸ−ＬＤ１００を使用することができる。

レーザ測距計１３からミラー１４までの距離は変わらないので、光学センサ１１をタイヤＴの幅方向に走査させれば、タイヤＴの回転軸に平行な仮想線からトレッド２０３や溝２０２までの距離を測定することができる。なお、レーザ光２１をミラー１４で折り曲げているのは、走査部６を薄くして、図７で図示した車両Ｖのフェンダー２１０とタイヤＴとの狭い間隙２１１に走査部６を挿入できるようにするためである。

光学センサ１１の走査は公知の方法で行なうことができる。例えば、図５に示す構成で可能である。図５は、光学センサの周辺を示す概略図で、走査部６のタイヤＴに対向する面を示す。光学センサ１１にはベルト１６に接続されている。ベルト１６は走査部６の両端に設けられた歯車及びモータ（いずれも図示しない）により駆動される。その結果、ガイド１２によりガイドされ、光学センサ１１はタイヤＴの幅方向に走査される。

走査部６は、光学センサ１１の位置データと、その位置でのタイヤＴまでの距離データをコンピュータに送信する通信手段を備えていることが好ましい。送られたデータはコンピュータで処理することができる。例えば、図４に示す、トレッド２０３表面を近似する仮想的な円弧Ａ１や溝２０２の底を近似する仮想的な円弧Ａ２を計算し、その仮想半径を容易に求めることができる。なお、光学センサ１１の位置データは、ベルト１６を駆動する歯車及びモータに連結されたロータリエンコーダで得ることができ、通信手段はＲＳ２３２Ｃなどの公知の通信手段で構わない。

レーザ測距計１３の代わりにラインレーザ形状センサ（例えば、オムロン株式会社製、型番：Ｚ５００。図示しない）を用いることもできる。この場合、ラインレーザ光の入出射方向をトレッド２０３に対して平行とし、ミラー１４でトレッド２０３に垂直な方向に折り曲げられ、タイヤ周方向に平行なラインレーザ光が照射される。ラインレーザ光に対応した長さの２次元形状が測定され、ラインレーザ形状センサをタイヤ幅方向に走査することで、トレッドの３次元形状を測定することができる。

図６は、タイヤのサイド部の測定状態を示す断面図である。当接板２を地面に接地させ、光学センサ１１の走査方向を鉛直方向としている。これによりタイヤＴのサイド部２０１のたわみ形状を測定することもできる。

また、スーパーシングルと呼ばれる幅広タイヤ（例えば、幅６３０ｍｍのタイヤ）に対しては、走査部６を除く部分を幅広タイヤ用に作製し、通常タイヤ用（例えば、幅３００ｍｍまでのタイヤ）の走査部６を複数回に分けて測定することも可能である。したがって、幅広タイヤ用の走査部６を作製する必要がなく、装置の低コスト化を実現できる。

従来のタイヤ形状測定装置の測定状態を示す概略断面図である。 従来のタイヤ形状測定装置の測定状態を示す概略断面図である。 本願発明に係るタイヤ形状測定装置を示す概略斜視図である。 走査部が固定された状態を示す概略断面図である。 光学センサの周辺を示す概略図である。 タイヤのサイド部の測定状態を示す断面図である。 本願発明に係るタイヤ形状測定装置をタイヤに装着する方法を示す図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ 走査部支持部周方向溝
２、３ 当接板
４ 連結板
６ 走査部

Claims (4)

1. タイヤ表面までの距離が測定可能な光学センサと、前記光学センサをタイヤ幅方向に走査可能な駆動部と、を備えた走査部と、
   前記走査部を支持する走査部支持部と、
   前記走査部支持部の一端に備えられた当接板と、
   前記走査部支持部の他端に備えられた、前記走査方向に移動可能な当接板と、を備え、
   前記走査部は、走査部支持部に着脱可能であることを特徴とするタイヤ形状測定装置。
2. 前記光学センサはレーザ測距計とミラーとを含み、前記レーザ測距計のレーザ光の入出射方向は測定されるタイヤのトレッドに対して平行であり、前記ミラーにより前記レーザ光は前記トレッドに垂直な方向に折り曲げられている請求項１に記載のタイヤ形状測定装置。
3. 前記光学センサはラインレーザ形状センサとミラーとを含み、前記ラインレーザ形状センサのラインレーザ光の入出射方向は測定されるタイヤのトレッドに対して平行であり、前記ミラーにより前記ラインレーザ光は前記トレッドに垂直な方向に折り曲げられている請求項１に記載のタイヤ形状測定装置。
4. 前記光学センサの位置データと、タイヤ表面までの距離データを送信可能な通信手段を更に備えた請求項１乃至３のいずれかに記載のタイヤ形状測定装置。

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